1、第九章桁架和屋頂桁架、9.1桁架的形狀、主尺寸和腹板系統(tǒng)9.2屋頂?shù)慕M成和主平面尺寸9.3屋頂桁架的支撐系統(tǒng)9.4屋頂設(shè)計的內(nèi)容和屋頂桁架的內(nèi)力計算9.5桁架構(gòu)件的截面形狀和節(jié)點板塊厚度9.6桁架構(gòu)件的計算長度和允許長度9.7桁架構(gòu)件的截面射擊9.8桁架的支撐設(shè)計和角鋼之間的柱9.9支撐系統(tǒng)和屋頂桁架的連接節(jié)點9。10桁架的構(gòu)造詳細信息，桁架主要是由軸心受力構(gòu)件(杠桿和柱)組成的晶格擴展構(gòu)件，該構(gòu)件橫跨水平荷載和更大的空間?？缍认鄬^大時，實腹式彎曲構(gòu)件引起代價高的鋼材時，需要桁架。主要用途：住宅建筑的屋頂、橋梁、各種塔(起重機、輸電、鉆井)及水工結(jié)構(gòu)(如閘門等)用途很廣。根據(jù)桁架的基本概念、

2、荷載后的力傳遞路徑，空間桁架和平面桁架、桁架的基本概念、上圖所示的鋼網(wǎng)格、各種塔等往往是空間鋼桁架，內(nèi)力分析必須利用空間力系統(tǒng)的平衡條件！根據(jù)平面桁架，可以考慮工程結(jié)構(gòu)中的大多數(shù)鋼桁架。如果屋頂桁架系統(tǒng)中的屋頂荷載傳遞到屋頂桁架，則內(nèi)力可以根據(jù)平面力系統(tǒng)的平衡條件解決，如下圖所示！注意：牙齒章節(jié)下所述僅限于平面桁架。主要是屋頂桁架、桁架的基本概念，根據(jù)用途和跨度的不同，平面桁架可以具有不同的形狀，可以按形狀分為三種茄子基本形式：三角形屋頂桁架、梯形屋頂桁架和平行弦屋頂桁架。三角形屋頂擱板中更改的紡錘形屋頂擱板適用于平屋頂坡度，但適用于需要增加屋頂擱板高度的情況！桁架的形狀、三角形屋頂桁架適用于

3、屋頂材質(zhì)更陡的屋頂結(jié)構(gòu)。坡度i1/5、梯形屋頂桁架適用于坡度平緩的屋頂結(jié)構(gòu)，跨度大時梯形屋頂桁架的用途很多。多邊形屋頂桁架和人字屋頂桁架都將在梯形屋頂桁架中進行修改，并且可以減少中等高度右側(cè)顯示的屋頂桁架的適用坡度。i=1/101/20，桁架的形狀，平行弦屋頂桁架，當屋頂桁架的頂部和下弦桿平行時，稱為平行弦屋頂桁架。不僅可以用于屋頂桁架，還可以用于屋頂桁架中的各種支撐桁架、屋頂架和支架、皮帶輸送機下的支撐桁架和各種棧橋桁架。適用坡度i=1/101/20，桁架的形狀，三角形屋頂桁架：確定坡度和跨度也將確定屋頂桁架的高度！梯形屋頂桁架：終點高度經(jīng)常使用跨度的1/101/18(公共終點高度Ho=2.

4、0m米左右)，跨度越大，比率可能越小。平行弦屋頂桁架：經(jīng)濟高程通常約為跨度的1/15。當然也要考慮運輸條件。火車運輸時，構(gòu)件的運輸單位高度必須小于3.85米，桁架的主要尺寸屋頂桁架高度主要要考慮屋頂材料、屋頂架的跨度、房屋的使用要求！波形石棉瓦屋頂要求坡度i=1/2.51/3，瓦楞鐵屋頂要求I大約1/5，這種屋頂坡度太小，容易漏雨，所以經(jīng)常使用三角形屋頂。油氈防水屋頂根據(jù)適用的坡度選擇坡度為1/101/12的梯形屋頂擱板等。最近經(jīng)常采用的長尺壓型板屋頂可用作i=1/81/20，經(jīng)常使用梯形桁架和接近平行弦的桁架。桁架的主要尺寸屋頂桁架形狀的選擇，合理的力。屋頂桁架的外形類似于力矩圖，構(gòu)件的力要

5、均勻。短桿壓縮，長桿拉；荷載現(xiàn)在放置在節(jié)點上，以減少局部彎矩，屋頂擱板中間有足夠的高度以滿足剛度要求。兩端支持的彎曲構(gòu)件在全跨均布荷載下的彎矩圖形為拋物線，因此，如果屋頂桁架的形狀接近拋物線，則當前部分之間的內(nèi)力最均勻。，桁架的主要尺寸屋頂桁架形狀的選擇，三角形屋頂桁架形狀和拋物線形狀的差異很大，內(nèi)力分布不均勻，因此跨度大時選擇三角形屋頂桁架不經(jīng)濟，跨度通常小于2427米。梯形屋頂擱板形狀接近拋物線，弦各節(jié)之間的內(nèi)力比較均勻，剛度也優(yōu)于三角形屋頂擱板，跨度一般可達36米左右。平行弦屋頂桁架弦內(nèi)力不如梯形屋頂桁架均勻，但其優(yōu)點是腹板長度一致、構(gòu)件類型少、節(jié)點結(jié)構(gòu)均勻，便于制造。桁架的主要尺寸屋頂

6、桁架形狀的選擇，平面屋頂桁架往往兩端簡單地支撐在鋼筋混凝土或磚石柱頂部，但在一些使用鋼柱的工廠中，為了提高擱板的橫向剛度，將屋頂桁架和柱連接到梯形屋頂桁架更容易，必須設(shè)置三角形的支撐，這可能會影響屋頂擱板下的有效凈空，以及桁架主要尺寸屋頂形狀的選擇。桁架的腹板主要用于連接上弦桿構(gòu)件節(jié)點和傳遞節(jié)點荷載。放置原則是提供受載荷的節(jié)點，盡可能在節(jié)點上產(chǎn)生載荷，使桁架的弦成為軸心拉伸構(gòu)件。縮短將負載轉(zhuǎn)移至支撐的定線，以減少負載的總長度和節(jié)點數(shù)。對于非人形狀的腹板系統(tǒng)，要拉長腹部，短腹部要受到壓力。對于桁架的腹板體系、人字腹板體系，斜腹的傾角必須在3555范圍內(nèi)。目的都是減少腹部的橫截面積。上述第一，二點

7、有時會有矛盾，這時要考慮通判作出決定。上圖中所示的粉色和扇形三角形屋頂桁架受腹板體系完全長桿和短桿的壓力，整個屋頂架在運輸時容易分為左、右兩個半屋頂架和中間下弦(或桿)，因此常用于三角形屋頂桁架。桁架的腹板系統(tǒng)，下圖所示的人字腹板系統(tǒng)中的三角形屋頂桁架，僅在當前需要懸掛在弦上的設(shè)備時使用。桁架(如桁架的腹板系統(tǒng)、梯形、弦等)基本上使用縱向人字腹板系統(tǒng)，相同的節(jié)間兩條線長度相同，其縱向主要用于提供荷載節(jié)點，可以縮短壓力上弦桿的節(jié)間長度。由平面桁架組成的屋頂主要由屋頂材質(zhì)、檁條、屋頂桁架、支撐系統(tǒng)等組成，還應包含設(shè)置為照明或通風的天窗框架，以及設(shè)置為各個柱距離增量的屋頂桁架支架(如果需要)。注：過

8、去大量使用鋼筋混凝土大型屋頂板，不經(jīng)濟，特別是對住宅地震不利，現(xiàn)在很少采用！(威廉莎士比亞、美國電視電視劇(Northern Exposure)、屋頂結(jié)構(gòu)、檁條系統(tǒng)、檁條系統(tǒng)、大型屋頂板、屋頂框架或屋頂梁和屋頂支撐，有時還包含天窗框架和支架等構(gòu)件)。由小屋頂板、檁條、屋頂框架和屋頂支撐組成，屋頂?shù)呐渲镁哂袡_條的默認布局形式，如下所示：中間柱的定位軸是沿柱剖面的中心線的兩個相鄰柱列定位軸之間的距離，是屋頂桁架的公稱跨度L屋頂桁架左右支撐中心線之間的距離，是屋頂桁架的計算跨度。屋頂?shù)闹饕矫娉叽绻Q跨度和計算跨度。計算跨距通常假設(shè)標稱跨距減去300mm。也就是說，假設(shè)屋頂擱板支撐節(jié)點的底板寬度小于

9、300mm。確保底板的外部邊緣不超過側(cè)柱的外部邊緣和中間柱的中心線。隨著屋頂擱板間距的增加，所有垂直構(gòu)件(如檁條)必須隨著跨度的增加而增加剖面。但是，在特定建筑面積下，屋頂桁架和柱(包括柱基礎(chǔ))的數(shù)量可以減少，使用求出極值的數(shù)學方法，在理論上以鐵量最小或構(gòu)造最小的屋頂和柱實際設(shè)計屋頂擱板經(jīng)濟間隙時，屋頂擱板間距L大約是屋頂跨度的1/31/5公共間距：6m，壓型板屋頂：612m，612m最常用的設(shè)置徐璐分離每個溫度段，可以自由擴展。否則，縱向或橫向零部件的溫度變化可能會導致某些零部件(例如柱)的溫度應力和變形較大。屋頂?shù)闹髌矫娉叽缥蓓旇旒艿钠矫娉叽?、屋頂桁架的支撐系統(tǒng)、垂直于屋頂桁架平面方向的屋

10、頂桁架，如果沒有支撐系統(tǒng)，將無法保持其幾何圖形。如下圖所示，有檁條和系統(tǒng)的連接，但是屋頂桁架變成了徐璐幾何形狀，屋頂在側(cè)向力作用下傾斜。必須安裝垂直支撐桁架和系桿，才能將每個屋頂桁架保持在平面上；在屋頂桁架的支撐系統(tǒng)、房屋兩端的柱之間設(shè)置上弦桿的側(cè)支撐桁架，屋頂桁架上弦桿就會彎曲為“半波”，從而提高上弦桿的整體穩(wěn)定性。即提高載荷力！屋頂支撐包括頂部水平支撐、底部水平支撐、垂直水平支撐、垂直支撐、垂直水平帶、天窗框架支撐等。角色保證桁架結(jié)構(gòu)的空間幾何穩(wěn)定性和幾何形狀保證桁架結(jié)構(gòu)的空間剛度和空間完整性，為桁架弦提供了所需的橫向支撐，傳遞了水平荷載，保證了結(jié)構(gòu)安裝的穩(wěn)定性和方便性，防止構(gòu)件因動力荷載

11、引起大震動。屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和作用，側(cè)支撐：屋頂桁架的上下弦和天窗框架頂部平面，屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和作用：傳遞作用于確保上弦桿的側(cè)房屋山壁的垂直水平風荷載的作用。在傳力平面上提高屋頂結(jié)構(gòu)的剛度。橫向支撐通常應安裝在房屋兩端(或溫度膨脹節(jié)段兩端)的第一根柱或第二根柱之間，兩個橫向支撐的間距不得超過60米。如果房子的長度大，兩端的橫向支撐間距大于60米，則需要每60米再添加一個橫向支撐。沒有側(cè)支撐的其他屋頂桁架的上弦桿的側(cè)穩(wěn)定性由連接到房屋兩端設(shè)置的側(cè)支撐節(jié)點的拉桿保證。屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和功能，垂直支撐：放置在屋頂桁架的上弦桿或下弦上，屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和功能，角色：與側(cè)支撐一

12、起形成水平剛性圓盤，以提高房屋的整體剛度。房子是工廠車間，安裝起重機時，起重機的橫向制動力作用可以使車架在空間上發(fā)揮作用，減少大負荷框架的水平載荷和產(chǎn)生的水平變形。支架存在時，確保支架的側(cè)穩(wěn)定性。放置位置：縱向支撐只有在房子的跨度和高度較大，或者房子是工廠，有壁掛式起重機，或者有大的振動設(shè)備(如鍛造車間)，房子的整體剛度要求較高時設(shè)置。對于梯形屋頂桁架，垂直支撐位于屋頂桁架的哈哈哈平面上；三角形屋頂桁架位于上弦平面上；側(cè)支撐會形成回路。屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和作用：保持屋頂桁架的側(cè)面幾何穩(wěn)定性。在下弦沒有橫向支撐的情況下，用作下弦的支點。將山墻接收的縱向風荷載等傳遞給屋頂桁架柱。保證掀屋頂時的

13、穩(wěn)定和安全。屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和功能，垂直支撐：放置在屋頂桁架和天窗擱板之間，放置位置：垂直支撐僅設(shè)置在具有水平支撐的同一柱之間的屋頂桁架，L30m跨度的梯形屋頂桁架和L24m跨度的三角形屋頂桁架通常僅設(shè)置在跨度中點的中間垂直支撐。如果跨度大于上述情況，則需要在跨度的中間設(shè)置兩個垂直支撐。梯形屋頂桁架的兩端都設(shè)置了垂直支撐，而不考慮大小跨度。屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和功能，垂直支撐是由高度H連接的屋頂桁架高度確定的平行弦桁架。隨著屋頂擱板間距的增大，屋頂支撐系統(tǒng)的作用尤為重要，為了提高整個屋頂?shù)目臻g剛度，經(jīng)常需要設(shè)置更多的垂直支撐。，屋頂桁架的支撐系統(tǒng)類型和功能，垂直支撐的形式，結(jié)構(gòu)方案的確

14、定和結(jié)構(gòu)布局：確定選定屋頂?shù)臉?gòu)造，屋頂桁架的間距，格式和腹板系統(tǒng)，確定各種支撐系統(tǒng)布局等檁條設(shè)計屋頂擱板的內(nèi)力分析：屋頂擱板荷載計算，內(nèi)力分析和內(nèi)力組合。屋頂擱板構(gòu)件剖面設(shè)計：包括鋼等級、構(gòu)件剖面形狀和尺寸選擇，以及強度和穩(wěn)定性計算。屋頂桁架節(jié)點設(shè)計：包括計算每個節(jié)點的連接和連接構(gòu)件等。營造詳圖圖面：包含材料表準備。屋頂設(shè)計內(nèi)容、永久荷載：包括屋頂材料、隔熱層、平行桁條和屋頂桁架(包括支撐和天窗)的自重。其中，屋面材料和絕緣體的自重，荷載規(guī)格中給定的q(kN/m 2)永遠根據(jù)屋頂?shù)膶嶋H面積計算，它是根據(jù)屋面坡度角的馀弦cos除以屋面水平投影面積計算的自重值。給定估計屋頂桁架的自重經(jīng)驗公式是根據(jù)

15、屋頂?shù)乃酵队懊娣e計算的。通常，估計公式為0.12 0.011L (kN/m2)，其中L是屋頂桁架的跨度。m(樣式不包括天窗擱板，但包括支座自重)。屋頂板的內(nèi)力取決于區(qū)域，屋頂板的荷載、屋頂均勻可變荷載、雪荷載、屋頂水平投影面的雪荷載標準值中，So應通過實際調(diào)查確定山區(qū)的基本雪壓力。沒有實際資料時，當?shù)乜湛盏钠教沟孛娴幕狙毫Τ艘韵禂?shù)1.2即可采用。雪載荷的組合值系數(shù)c，所需的0.7。根據(jù)荷載規(guī)格，沒有人的屋頂是根據(jù)屋頂水平投影面積計算出標準值qok=0.5 kN/m2組合值系數(shù)c=0.7的。屋頂擱板的內(nèi)力計算屋頂均勻活荷載和雪荷載大于其他荷載，取兩者中較大的值。除了瓦楞鐵等輕型屋頂外，在不

16、考慮風荷載和瓦楞鐵板等輕型屋頂、開放式房屋、風的情況下，不考慮雪荷載。屋頂積雪分布系數(shù)，根據(jù)屋頂?shù)钠露群托螤疃兓?，屋頂桁架的?nèi)力意味著屋頂桁架的荷載、風荷載和風荷載意味著氣流對建筑的流體壓力或吸力，因此風荷載必須垂直于風表面。風荷載的標準值為：建筑的內(nèi)力計算桁架的載荷，S是風荷載體型系數(shù)，取決于房屋的體形、風向等。重要建筑物的s值應由風洞試驗確定。荷載規(guī)格提供了常用房屋和結(jié)構(gòu)的S值。右圖摘錄了兩個茄子情況的S值：一個是閉合的山墻屋頂，另一個是帶有天窗的閉合的山墻屋頂。圖中的正值表示壓力，負值表示吸力。如圖所示，通常使用的斜坡的屋頂，不管是主動風面還是背風面，風荷載主要是吸力，只有天窗朝向風面

17、時才會產(chǎn)生壓力。風荷載的組合值系數(shù)為c=0。6可以牙齒。計算屋頂桁架的內(nèi)力、屋頂桁架的荷載、其他荷載(天花板、堆疊灰色)、計算假設(shè)：所有荷載作用于節(jié)點。所有構(gòu)件都是共面直線條。每個桿軸可以在節(jié)點上的一點相交。所有節(jié)點都是理想鉸鏈。在此假設(shè)下，桁架構(gòu)件僅接受樞軸拉動或壓力。二次彎矩：由于實際節(jié)點不是鉸支，因此構(gòu)件中產(chǎn)生的彎矩；屋頂桁架的內(nèi)力計算了節(jié)距荷載和構(gòu)件內(nèi)力。屋頂內(nèi)力由節(jié)點載荷計算，節(jié)點載荷包括構(gòu)件的軸向力和節(jié)距載荷時的軸向彎矩構(gòu)件軸向力。也就是屋頂水平投影計算的荷載。取得桁架構(gòu)件的樞軸內(nèi)力時，節(jié)點荷載值為q單位面積荷載設(shè)計值接合屋頂水平投影表面，kN/m2。l是屋頂桁架間距，m b是具有

18、計算節(jié)點荷載的屋頂桁架的左側(cè)和右側(cè)長度水平投影平均值，M。，屋頂擱板的內(nèi)力計算節(jié)距荷載和構(gòu)件內(nèi)力，相變彎矩：節(jié)距荷載計算，節(jié)距荷載必須從屋頂水平投影計算計算中計算的荷載中減去屋頂桁架的自重和屋頂桁架的上弦桿的自重。如果上弦桿的剖面仍然未知，則上弦桿的自重是屋頂擱板和支座自重估算值的1/41/5。屋頂桁架的內(nèi)力計算節(jié)間荷載和構(gòu)件內(nèi)力，三角形屋頂桁架荷載組合：1.2全跨恒荷載1.4全跨活動荷載梯形屋頂桁架荷載組合：1.2全跨恒荷載1.4全跨活動荷載(左，右)1.2全跨恒荷載1.4半跨活動荷載(左，右)1.2全跨屋頂桁架和內(nèi)部屋頂擱板公稱跨度L=24m，實際跨度L0=23.7m，屋頂坡度i=1/2.5，屋頂擱板間距l(xiāng)=6m。有檁條系統(tǒng)屋頂